杜國強 馬馳

摘 要 隨著社會經(jīng)濟不斷發(fā)展，我國各行各業(yè)的發(fā)展都非常迅速，包括了重工業(yè)及輕工業(yè)。工業(yè)發(fā)展的同時，對于機械設(shè)備的需求越來越大，從而推動了機械制造行業(yè)的發(fā)展。眾所周知，在機械設(shè)備設(shè)計過程中，材料的選擇和應(yīng)用是其主要組成部分，材料的選擇直接不僅關(guān)乎著機械設(shè)備產(chǎn)品使用性能，還決定了機械的壽命。本文首先概述機械設(shè)計過程中材料選擇和應(yīng)用的重要性，其次分析在機械設(shè)計過程中應(yīng)用到的主要材料，最后明確機械設(shè)計中材料的選擇與應(yīng)用策略，為機械設(shè)計過程中材料選擇提供一定的參考價值。

關(guān)鍵詞 機械設(shè)計;機械材料分類;選擇;應(yīng)用

引言

在二十一世紀(jì)的今天，工業(yè)化的進(jìn)程加快，機械制造行業(yè)得到了迅速發(fā)展。在機械制造過程中涉及了很多環(huán)節(jié)，其中機械設(shè)計是最為重要的一環(huán)，機械設(shè)計中不僅是設(shè)機械的外觀、整體構(gòu)造、應(yīng)用范圍，還包含了材料選擇及應(yīng)用，由此可見機械設(shè)計的重要性。因此，必須在做好機械設(shè)計工作，最重要的是做好材料的選用，從而確保機械設(shè)備的性能和壽命。

1概述機械設(shè)計中材料選擇和應(yīng)用重要性

隨著我國各行各業(yè)的迅速發(fā)展，資源緊缺成為企業(yè)發(fā)展的一大難題，機械設(shè)備制造行業(yè)亦是如此，也就導(dǎo)致了機械設(shè)備在制造過程中出現(xiàn)了材料供不應(yīng)求現(xiàn)象。在機械設(shè)備的制造過程中，通過機械設(shè)計選擇契合度最高的機械材料，生產(chǎn)制造出性能最佳、使用壽命最長的機械設(shè)備，通過科學(xué)合理的機械材料選擇方案，從而達(dá)到事半功倍的效果，減少材料浪費現(xiàn)象。因此，機械制造企業(yè)應(yīng)當(dāng)重視機械設(shè)計過程中的材料選用，不僅要保證選用材料經(jīng)濟適用，還要最大程度發(fā)揮機械設(shè)備性能，更要確保機械設(shè)備不會因為材料選擇出現(xiàn)問題，影響機械的正常運行。就目前而言，工業(yè)發(fā)展迅速，機械設(shè)備的需求量大大增加，加上資源緊缺的背景下，已經(jīng)有很多的機械材料由于過度開采變成了稀缺資源，這就體現(xiàn)了機械設(shè)計中材料選擇的重要性。所以，為了符合工業(yè)發(fā)展的需求，就必須做好機械設(shè)計過程中稀缺資源的適用，選擇用其他類似材料進(jìn)行代替，做到保護生態(tài)環(huán)境和推動機械設(shè)計行業(yè)的健康穩(wěn)定發(fā)展[1]。

2機械設(shè)計過程中應(yīng)用到的主要材料

2.1 金屬材料

在金屬材料當(dāng)中應(yīng)用較廣為鑄鐵、剛、銅。①鑄鐵，首先要了解鑄鐵并不是由鐵這一個單一物質(zhì)組成，而是由鐵、硅、碳組合形成的金屬合金;其次，鑄鐵優(yōu)點包含了在液體具有良好的流動性，鑄鐵熔點低、易切割，鑄造條件容易形成，而且又具有很高的減震能力和抗壓能力，在機械設(shè)備的零件制造方面應(yīng)用較廣。②鋼，和鑄鐵一樣，鋼也是一種金屬合金，是由多種化學(xué)元素組成，其中包含了鉻、錳、碳等，但是根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)自身的化學(xué)組成成分不同可以分為合金鋼以及碳素鋼，根據(jù)鋼合金的應(yīng)用方向還可以分析結(jié)構(gòu)鋼以及工具鋼。碳素鋼由于其擁有較強的性能以及較低的價格因此受到機械制造行業(yè)的廣泛應(yīng)用。③銅，銅相比鑄鐵以及鋼合金具有較好的延展性能、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性以及耐腐蝕性，而且還可以和加入其他化學(xué)元素組成鋼合金，例如，加入鎳元素形成的白銅、加入鋅、鉛、錫、錳、鎳、鐵、硅元素形成的特殊黃銅、加入錫元素形成的青銅合金。其中青銅和黃銅擁有較強的耐腐蝕和抗磨損性能，從而被廣泛應(yīng)用到機械設(shè)備制造中。

2.2 非金屬材料

在非金屬材料應(yīng)用中，應(yīng)用最廣為塑料以及橡膠類高分子材料、陶瓷材料、復(fù)合材料。①塑料以及橡膠，在機械設(shè)計中應(yīng)用最多，塑料具有重量輕、形成復(fù)雜零件的難度低、絕緣能力強、耐腐蝕性強等優(yōu)點。橡膠則是具備很強的彈性，可以吸收沖擊能量，大多被應(yīng)用早減震器或者一些彈性零件上。②陶瓷材料，具有很強的化學(xué)穩(wěn)定性，耐高溫、耐腐蝕等優(yōu)點，因此被廣泛應(yīng)用在磨具、刀具、燃燒瓶噴嘴上。③復(fù)合材料，很好地彌補了高分材料以及陶瓷材料中的不足之處，但是復(fù)合材料的造價較為高昂，多應(yīng)用在武器、航空領(lǐng)域當(dāng)中，不過隨著科技的發(fā)展，未來機械設(shè)計中應(yīng)用復(fù)合材料會越來越多[2]。

3機械設(shè)計中材料的選擇應(yīng)用策略

3.1 全面了解機械設(shè)計中要求

為了確保機械設(shè)備設(shè)計中的機械材料選擇合理性，設(shè)計人員必須要全面了解機械設(shè)計中的要求，攻克設(shè)計過程中的難點和重點。首先要了解設(shè)備設(shè)計各個零部件的用途，分析每個零件運行狀態(tài)下所處的環(huán)境，以及模擬零件在運行過程中可能遇到的問題，通過這些方面進(jìn)行結(jié)合，做好每個零部件的材料選擇。其次還要考慮經(jīng)濟成本，不同材料可能性能相差不大，但是價格卻有著明顯差異，所以在進(jìn)行機械設(shè)計時要進(jìn)行詳細(xì)分析，為機械設(shè)備材料選擇提供一個最佳方案。

3.2 材料性能分析要做好

由于機械材料的質(zhì)量以及性能對于機械的使用性能及壽命是有著決定作用的，所以必須設(shè)計過程中做好材料性能分析工作。第一，做好材料的物理性能分析，包括導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、密度、熔點等性能，對比各種材料的性能，結(jié)合制造工藝選用契合度最佳的材料。第二，進(jìn)行化學(xué)性能分析，包括化學(xué)穩(wěn)定性、耐腐蝕性、抗氧化效果等，第三，材料的工藝性能，包括鍛造、焊接、切削等性能，這些材料性能直接決定了機械生產(chǎn)難易程度。所以，設(shè)計人員一定要參考材料的數(shù)據(jù)以及進(jìn)行實驗，結(jié)合設(shè)計的要求進(jìn)行機械材料的最后選用。

3.3 選擇科學(xué)合理的處理工藝

一般情況下，機械設(shè)備在實際生產(chǎn)過程中受到多個因素的影響，機械的性能通常低于預(yù)期，所以必須進(jìn)行后期工藝化處理。例如焊接工藝、鍛造工藝、熱處理工藝等。例如材料硬度過大，切削難度大，不便于生產(chǎn)，這就需要進(jìn)行熱處理中的退火處理，從而降低材料的硬度。在實際機械設(shè)備生產(chǎn)過程中，按照機械的實際狀況選擇科學(xué)合理的工藝處理方式，提高機械的性能[3]。

4結(jié)束語

總而言之，在機械制造過程中，機械設(shè)計是重中之重，做好機械設(shè)計材料的選用尤為關(guān)鍵。因此，設(shè)計人員首先要保證設(shè)計方案的科學(xué)合理，其次全面了解機械設(shè)計的要求，再次做好機械材料的性能分析，最后選擇科學(xué)合理的處理工藝，從而推動機械制造行業(yè)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 王熙婷.機械設(shè)計過程中機械材料的選擇和應(yīng)用探析[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2018（2）：42-43.

[2] 劉雙明，靳瑋勃.機械設(shè)計過程中機械材料的選擇和使用分析[J].區(qū)域治理，2018（15）：238.

[3] 鄔業(yè)萍.機械設(shè)計問題中的材料的選擇及應(yīng)用探討[J].山東工業(yè)技術(shù)，2016（21）：295.